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如果太陽內(nèi)部發(fā)生異動,我們能及時發(fā)現(xiàn)嗎?比如提前發(fā)現(xiàn)太陽氦閃

在《流浪地球》中有這么一個前提,人類提前發(fā)現(xiàn)太陽即將氦閃,經(jīng)過了很多方案的篩選后選擇了流浪地球計劃。那么我們有一個疑問,太陽如果在百年后要發(fā)生氦閃,我們能夠提前知道嗎?或者能檢測到相關(guān)的數(shù)據(jù)嗎?

太陽是個超級氣態(tài)大火球,直徑達(dá)到了1392590公里,要知道這個光速是30萬公里每秒,光子走完這么遠(yuǎn)的距離需要4.5秒。但直接穿過太陽可沒那么容易,這得說說太陽的構(gòu)造了。

太陽的結(jié)構(gòu)相對簡單,從內(nèi)到外有太陽核心,核心很小,大概占太陽半徑的1/4。這里是太陽能量的源頭,也是太陽內(nèi)部壓力和溫度最高的區(qū)域。

核心的外層,大概占半徑的0.25~0.86的區(qū)域叫輻射層,體積占到了太陽的額一半,是能量從核心傳輸?shù)教柋砻娴谋亟?jīng)之路,也是能量傳輸花費(fèi)時間最長的區(qū)域。

在輻射層外是對流層,這里的環(huán)境非?癖捎谀芰恳绯龊蟮臏囟炔痪,這里一直處于對流狀態(tài)。

在對流層之外就是太陽的大氣層范圍了,分為光球?qū),色球(qū)雍腿彰。也是我們能看到的太陽展示出的樣子。不過除了光球?qū),色球(qū)雍腿彰嵛覀円话憧床坏剑挥性谔厥獾那闆r下,比如日食的時候,月球擋住了太陽光的時候,在日食的環(huán)狀外圈,我們能夠看到色球?qū)雍腿彰帷?/p>

這就是太陽的結(jié)構(gòu)。如果太陽發(fā)生異動,一定是核心出現(xiàn)了問題,而不是其他區(qū)域。因?yàn)橹挥泻诵奶幱趧×业木圩兎磻?yīng)狀態(tài),其他區(qū)域則只起到能量的傳輸和輻射作用。

比如太陽氦閃,氦閃只有大于0.8倍太陽質(zhì)量的恒星才會出現(xiàn)。大概原理是太陽核心參與聚變反應(yīng)的氫和氦比例變化,當(dāng)氦的成分達(dá)到了閾值,中心溫度上升到了一億度以上時,內(nèi)部的氦就會參與核聚變反應(yīng)。能量從核心向太陽外層輻射并不能直接到達(dá)太陽表面,太陽的物質(zhì)以等離子漿狀態(tài)存在,所以能量從內(nèi)部向外傳輸時會被反射,吸收,再反射等方式傳輸,這個過程相當(dāng)慢,太陽能量平均傳輸?shù)乃俣榷虅t需要幾萬年,長則需要十幾萬年才能達(dá)到表面。而當(dāng)能量傳輸?shù)乃俣刃∮趦?nèi)核產(chǎn)生能量的速度時,太陽就會發(fā)生氦閃現(xiàn)象。

太陽氦閃也就意味著太陽開始膨脹,因?yàn)閭鬏斈芰康乃俣缺群诵谋l(fā)能量的速度慢,引力不足以將太陽束縛成原來的大小,太陽會逐漸膨脹到引力和能量的平衡狀態(tài)。當(dāng)然,這個平衡狀態(tài)其實(shí)并不存在,因?yàn)楫?dāng)太陽膨脹到地球軌道的時候,剛好會將核心的氦消耗完,太陽會立刻塌縮成一顆白矮星。

那么問題來了,氦閃之前我們能夠發(fā)現(xiàn)嗎?或者能夠通過監(jiān)測手段預(yù)知嗎?我們可以通過觀測太陽活動來預(yù)知太陽的一些行為,比如耀斑的爆發(fā),太陽黑子的頻率,比如太陽輻射的光譜分析等?墒怯捎谔柡らW在其中心區(qū)域發(fā)生,我們并沒有任何手段可以知道太陽內(nèi)部的活動,而太陽氦閃時,能量爆發(fā)非常猛烈,我們獲得情報的時候也一定是氦閃發(fā)生之后了。

不過在太陽氦閃之前我們就算不通過觀測也能獲得一些數(shù)據(jù),那就是太陽升溫。太陽內(nèi)部的氦參與核聚變反應(yīng)除了壓力外,另一個重要條件是溫度。中心溫度的升高同樣會引起太陽表面溫度升高,而太陽表面的溫度則影響著對地球的熱輻射。根據(jù)分析,在之后的30億年內(nèi),太陽的溫度大約每10億年會升高8%左右,而地球的感受會更加劇烈,在地球上看太陽,太陽會變得更亮,也會更熱。如果太陽在短時間內(nèi)發(fā)生氦閃,比如《流浪地球》中所說的100年后太陽氦閃,那么現(xiàn)在地球上已經(jīng)無法生存,極度炎熱加上水源干涸,大氣層變成了蒸籠,我們都變成了蒸熟的包子,估計能生存的地方只有南北極了。

所以,我們可以預(yù)知太陽氦閃的前奏,但無法預(yù)知太陽氦閃發(fā)生的具體時間,要精確到百年千年的尺度就更難了。同樣,這里有一個好消息和一個壞消息,你想先聽哪一個?壞消息是,如果我們知道太陽很快要發(fā)生氦閃,我們根本沒有機(jī)會帶著地球逃出太陽系,因?yàn)樵僭趺刺右矝]有太陽的高能輻射速度快,還沒有飛出太陽系,地球已經(jīng)變得面目全非了。好消息是,如果即將發(fā)生氦閃,你未還完的房貸也不用還了,因?yàn)榈厍蚨紱]救了還需要還什么房貸呢?是不是瞬間覺得輕松很多?

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